Sådan fungerer en rumløft

En rumhejs er et foreslået transportsystem, der forbinder jordoverfladen med rummet. Elevatoren tillader køretøjer at rejse til bane eller plads uden brug af raketter. Mens elevatorrejsen ikke ville være hurtigere end raketrejser, ville den være meget billigere og kunne bruges kontinuerligt til at transportere last og muligvis passagerer.

Konstantin Tsiolkovsky beskrev først en rumløft i 1895. Tsiolkovksy foreslog at bygge et tårn fra overfladen op til geostationær bane, hvilket i det væsentlige gjorde en utrolig høj bygning. Problemet med hans idé var, at strukturen ville blive knust af alle vægten over det. Moderne begreber om rumhevninger er baseret på et andet princip - spænding. Elevatoren blev bygget ved hjælp af et kabel, der er fastgjort i den ene ende til jordoverfladen og til en massiv modvægt i den anden ende, over geostationær bane (35.786 km). Tyngdekraft ville trække nedad på kablet, mens centrifugal kraft fra den kredsende modvægt ville trække opad. De modsatte kræfter ville reducere stressen på elevatoren sammenlignet med at bygge et tårn til rummet.

Mens en almindelig elevator bruger bevægelige kabler til at trække en platform op og ned, ville rum elevatoren det stole på enheder kaldet crawlere, klatrere eller løftere, der kører langs et stationært kabel eller bånd. Med andre ord, elevatoren bevæger sig på kablet. Flere klatrere skulle være nødt til at rejse i begge retninger for at opveje vibrationer fra Coriolis-styrken, der virker på deres bevægelse.

Opsætningen af ​​elevatoren ville være sådan som denne: En massiv station, fanget asteroide eller en gruppe klatrere ville være placeret højere end geostationær bane. Fordi spændingen på kablet ville være maksimalt ved orbitalpositionen, ville kablet være det tykeste der, tilspidsende mod jordoverfladen. Mest sandsynligt ville kablet enten blive indsat fra rummet eller konstrueret i flere sektioner og bevæge sig ned til Jorden. Klatrere bevæger sig op og ned på kablet på ruller, der holdes på plads af friktion. Strøm kan leveres ved hjælp af eksisterende teknologi, såsom trådløs energioverførsel, solenergi og / eller lagret nuklear energi. Forbindelsespunktet på overfladen kan være en mobil platform i havet, hvilket giver sikkerhed for elevatoren og fleksibilitet til at undgå forhindringer.

Kørsel med en rumhejs ville ikke være hurtig! Rejsetiden fra den ene ende til den anden ville være flere dage til en måned. For at sætte afstanden i perspektiv, hvis klatreren bevægede sig 300 km / t (190 mph), ville det tage fem dage at nå en geosynkron bane. Fordi klatrere skal arbejde sammen med andre på kablet for at gøre det stabilt, vil det sandsynligvis være langt langsommere.

Den største hindring for konstruktion af rumhejs er manglen på et materiale, der er højt nok trækstyrke og elasticitet og lav nok massefylde at bygge kablet eller båndet. Indtil videre ville de stærkeste materialer til kablet være diamant nanotråde (først syntetiseret i 2014) eller carbon nanotubules. Disse materialer er endnu ikke syntetiseret til en tilstrækkelig længde eller trækstyrke / densitetsforhold. Det kovalente kemiske bindinger at forbinde kulstofatomer i nanorør af kulstof eller diamant kan kun modstå så meget stress, før du løsner eller rives i stykker. Forskere beregner den belastning, som obligationerne kan understøtte, og bekræfter, at selvom det måske er muligt en dag at konstruere et bånd længe nok til at strækker sig fra Jorden til geostationær bane, det ville ikke være i stand til at opretholde yderligere stress fra miljøet, vibrationer og klatrere.

Vibrationer og wobble er en alvorlig overvejelse. Kablet er modtageligt for tryk fra solvinden, harmoniske (dvs. som en rigtig lang violinstreng), lynnedslag og vingle fra Coriolis-styrken. En løsning ville være at kontrollere gennemsøgningen af ​​crawlere for at kompensere for nogle af virkningerne.

Et andet problem er, at rummet mellem geostationær bane og jordoverfladen er fyldt med rumskrot og affald. Løsninger inkluderer oprydning i nærheden af ​​Jorden eller gøre den orbitale modvægt i stand til at undvige hindringer.

Andre problemer inkluderer korrosion, mikrometeoritpåvirkninger og virkningerne af Van Allen strålingsbælter (et problem for både materialer og organismer).

Omfanget af udfordringerne kombineret med udviklingen af ​​genanvendelige raketter, som de udviklede af SpaceX har reduceret interessen for rumheiser, men det betyder ikke, at elevatoren idéen er død.

Et egnet materiale til en jordbaseret rumhejs er endnu ikke udviklet, men eksisterende materialer er stærke nok til at understøtte en rumløft på Månen, andre måner, Mars eller asteroider. Mars har cirka en tredjedel af jordens tyngdekraft, men roterer alligevel med omtrent den samme hastighed, så en maritim rumhejs ville være meget kortere end en bygget på Jorden. En elevator på Mars bliver nødt til at adressere den lave bane til månen Phobos, der krydser den Martian ækvator regelmæssigt. Komplikationen for en månelift er på den anden side, at Månen ikke roterer hurtigt nok til at tilbyde et stationært kredsløbspunkt. Imidlertid, Lagrangian-punkterne kunne bruges i stedet. Selvom en månelift ville være 50.000 km lang på den nærmeste side af Månen og endnu længere på sin yderside, gør den lavere tyngdekraft konstruktionen gennemførlig. En Martian-elevator kunne tilvejebringe løbende transport uden for klodens tyngdekraftbrønde, mens en månelevator kunne bruges til at sende materialer fra Månen til et sted, der let nås af Jorden.

Adskillige virksomheder har foreslået planer for rumheiser. Feasibility-undersøgelser indikerer, at en elevator ikke vil blive bygget, før (a) der opdages et materiale, der kan understøtte spændingen for en jordhejs, eller (b) der er behov for en elevator på Månen eller Mars. Selvom det er sandsynligt, vil betingelserne blive opfyldt i det 21. århundrede, kan det være for tidligt at tilføje en rumløftetur til din spandliste.

• Landis, Geoffrey A. & Cafarelli, Craig (1999). Præsenteret som papir IAF-95-V.4.07, 46. International Astronautics Federation Congress, Oslo Norway, 2. til 6. oktober 1995. "Tsiolkovski-tårnet revurderet". Journal of the British Interplanetary Society. 52: 175–180.
• Cohen, Stephen S.; Misra, Arun K. (2009). "Effekten af ​​klatreforsendelse på rumhissedynamikken". Acta Astronautica. 64 (5–6): 538–553.
• Fitzgerald, M., Swan, P., Penny, R. Swan, C. Rumhejsearkitekturer og køreplaner, Lulu.com forlag 2015